in vitro再構成と光遺伝学の融合による細胞運動の普遍原理の解明

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近年、生体組織において、細胞-基質間接着に依存しない、すなわちこれまで培養ディッシュ上で観察されてきた遊走とは異なるメカニズムで駆動される「アメーバ様遊走」が着目されている。アメーバ様遊走は細胞種・生物種を問わず報告が相次ぐ一方、その運動の仕組みは不明な点が多い。本研究では、局所的かつ可逆的に細胞機能を操作することができる光遺伝学の技術、およびアクチン細胞骨格を内包したリポソームや油中水滴の系を組み合わせることで、光によりアメーバ様遊走を誘起し、その駆動原理を解明することを目的とする。初年度はまず、予備実験において生細胞中で青色光依存的にアクチン重合を誘導可能と分かっている光遺伝学ツールをタンパク精製した。さらに、精製した光遺伝学タンパク質を油中水滴中に封入し、青色光依存的に脂質膜へ局在化させるための条件検討に取り組んだ。脂質膜の組成や、青色光の照射方法、リボフラビンの添加濃度等の検討により、高効率な膜移行を可能とした点で、一定の進捗があったものと考える。一方で、光依存的なアクチン重合の誘導には未だ成功しておらず、今後のさらなる条件検討が必要である。また、生細胞においては、光遺伝学ツールの発現のみで細胞のアクチン重合活性を高めてしまうといった予備データも得られている。そこで、光遺伝学ツールの改良にも取り組むため、所属研究室において哺乳類およびアフリカツメガエル由来の培養細胞の維持管理にかかる設備をセットアップした。既に検討のためのプラスミドは作製済みであり、次年度以降、順次細胞へ導入し、光遺伝学ツールの改良を進めていく予定である。